Wer Gebäude betreibt oder besitzt, kommt an den aktuellen Vorgaben aus Berlin und Brüssel nicht vorbei. Die politischen Ziele sind klar formuliert: Die EU will bis 2050 klimaneutral sein, Deutschland sogar schon bis 2045. Damit verbunden ist ein wachsendes Geflecht an Gesetzen, Vorschriften und Berichtspflichten. Davon betreffen viele direkt den Energieverbrauch im Gebäudebestand und in der Infrastruktur von Unternehmen. Doch auch die Marktanforderungen verändern sich und erhöhen zusätzlich den Druck auf Besitzer und Betreiber gewerblich genutzter Immobilien und von technischen Infrastrukturen. So verlangen Investoren und Banken zur Bewertung einer Bestandsimmobilie heute Transparenz über Energieflüsse und -verbrauch. Können diese Daten – etwa mangels geeigneter Monitoringsysteme – nicht nachgewiesen werden, kann sich der erzielbare Preis deutlich reduzieren.
Erster Schritt zur Optimierung
Tatsächlich fehlen häufig genaue Messwerte, Zeitverläufe oder die Zuordnung zu einzelnen Gebäudebereichen. Dabei ist Transparenz der erste Schritt zur Optimierung und die Voraussetzung dafür, Einsparpotenziale überhaupt zu erkennen. Damit stellt sich die Frage, wie die notwendige Datentransparenz im Gebäude am besten hergestellt werden kann. Geeignete, zeitgemäße Antworten auf diese Frage bieten heute IoT-Lösungen, die unterschiedliche Systeme und Feldgeräte cloudbasiert vernetzen und die Daten – z.B. für ein besseres Benchmarking – übergeordnet auf einer Plattform verfügbar machen.
IoT-Lösungen liefern Antwort
Die Implementierung einer solchen IoT-Lösung startet dabei oft mit einem einfachen Energiemonitoring. Doch moderne Lösungen für das Energiemonitoring machen heute viel mehr als nur Zählerstände zu erfassen. Es lohnt sich, ein Mess- und Zählkonzept zu erstellen, das Haupt- und Unterzähler sowie alle messbaren Einflussgrößen auf den Energieverbrauch umfasst. Diese sammeln Daten aus verschiedenen Quellen: von Wärmemengenzählern, Lüftungsanlagen oder Kältezentralen bis hin zu Stromkreisen und Prozessanlagen. Die Systeme werten diese Daten automatisch aus, visualisieren Verläufe und zeigen, wo Lastspitzen auftreten oder Anlagen ineffizient laufen. Ein Beispiel dafür ist die offene Plattform Building X von Siemens. Diese vereint Energiemanagement, Gebäudetechnik und Analysefunktionen in einem umfassenden System. Building X liefert nicht nur Messwerte, sondern stellt sie in den betrieblichen Kontext, etwa durch Vergleiche, Berichte oder automatische Alarmmeldungen bei Abweichungen. Dank der offenen Schnittstellen (APIs) und der herstellerunabhängigen Anbindung lassen sich auch bestehende Softwarelösungen und Systeme von Drittanbietern integrieren. Mit führenden Lösungen für Überstrom- und Überspannungsschutz erhöht Mersen die Betriebssicherheit in Industrie und Gebäuden. ‣ weiterlesen
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Herausforderungen im Bestand
Allerdings sind solche aktuellen IoT-Lösungen auf einen breiten Datenpool angewiesen und das bedeutet im Gegenzug: Sie lassen sich am einfachsten auf der Basis moderner gebäudetechnischer Systeme realisieren. Damit erscheint ausgerechnet ein riesiges Marktsegment, das besonders große Energieeinsparpotenziale bietet, auf den ersten Blick ungeeignet für den Einsatz von IoT-Lösungen, nämlich Bestandsbauten. 75 Prozent davon gelten in Europa als ineffizient.1 Und über ein Drittel ist älter als 50 Jahre. Insbesondere Eigentümer mit einem umfangreichen Portfolio an Bestandsimmobilien sehen sich damit drei maßgeblichen Problemfeldern gegenüber:
- Heterogener Gebäudebestand mit stark variierendem Automatisierungsgrad – von Objekten ohne jegliche Gebäudeautomation bis hin zu vollständig vernetzten Smart Buildings. Diese strukturelle Vielfalt erschwert eine standardisierte Modernisierungsstrategie.
- Vielfalt an Protokollen und Systemen – im Laufe der Jahre wurden unterschiedliche Bussysteme und Automatisierungslösungen implementiert. Häufig kommen dabei verschiedene Herstellerprodukte zum Einsatz, für die unter Umständen nicht jedes Protokoll eine saubere Definition bietet. Dementsprechend komplex kann es ein, diese untereinander zu vernetzen.
- Fachkräftemangel in Installation und Service – der Markt für qualifiziertes Fachpersonal ist angespannt. Spezialisierte Dienstleister sind rar, insbesondere wenn Projekte in mehreren geografischen Regionen oder Ländern betreut werden müssen. Einzelne Dienstleister stoßen hier schnell an Kapazitätsgrenzen.
Um die genuinen Vorteile von IoT-Lösungen auch im Bestand nutzen zu können, braucht es also Systeme, die einige besondere Anforderungen erfüllen: Sie müssen sich insbesondere problemlos nachrüsten und schnell in Betrieb nehmen lassen, in allen Gebäudetypen installierbar sein und zudem alle dort existierenden und gängigen Gebäudeautomationsprotokolle unterstützen.
Edge Gateways schlagen die Brücke
Komplexe Gebäudeautomationssysteme sind für diese Aufgaben zwar theoretisch auch geeignet. Aufwand, Kosten und nicht zuletzt die benötigte Installationszeit sind in diesem Fall aber unverhältnismäßig hoch. Darüber hinaus möchten Gebäudebesitzer von Bestandsprojekten, die normalerweise über kein Spezial-Knowhow in der Gebäudeautomation verfügen, das System möglichst auch ohne zusätzliche Fachkräfte installieren und komfortabel bedienen können. Selbst wenn das System einfach erklären kann, was der Anwender gerade sieht und worauf er achten muss, ist es deshalb viel besser (und günstiger), die bestehende gebäudetechnische Infrastruktur in möglichst großem Umfang weiter zu nutzen und mit der Cloud zu vernetzen. Für die Umsetzung solcher Anforderungen spielen – neben dem Ende-zu-Ende-verschlüsselten Netzwerkprotokoll LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) – Edge Gateways eine Schlüsselrolle. Diese Geräte ermöglichen es, die verschiedenen Bussysteme in einem Gebäude zentral aufzuschalten und die Daten dann in der Cloud abzuspeichern und mit Logikfunktionen weiter zu bearbeiten. Wichtig in Bezug auf die Flexibilität ist dabei, dass nicht für jedes einzelne Busprotokoll und jede Herstellerfirma ein anderer eigener Edge Controller eingesetzt werden muss, sondern ein einziges Edge Gateway ausreicht.
Einfach und intelligent verwalten
Ein solcher Allrounder ist die Connect Box von Siemens, mit der sich kleine bis mittelgroße Gebäude mit wenigen Klicks einfacher und intelligenter verwalten lassen. Die IoT-Gebäudemanagementlösung verbindet alle Komponenten und ermöglicht die Integration in bestehende Gebäudeautomations- und -managementsysteme oder Cloud-Anwendungen. Konkret lassen sich über die Connect Box elf verschiedene Busprotokolle verarbeiten, welche dann nach BACnet/IP, Modbus TCP oder über MQTT weitergegeben werden können. Zudem können auch externe Systeme über eine RESTful API angebunden werden. Das System unterstützt mit einer herstellerübergreifenden Gerätebibliothek und hilft damit die Installation möglichst schnell und einfach zu gestalten. Eine LAN-Anbindung an das bestehende Hausnetz ist dabei ebenso möglich wie ein hausnetzunabhängiger Betrieb über eine integrierte 4G SIM-Karte. Die Daten werden vielmehr über eine automatisierte Schnittstelle aus dem Gebäude übernommen und in einer mitgelieferten Cloud-Lösung gespeichert und verarbeitet. Eine Anbindung an die Siemens-Plattform Building X ist über MQTT ebenfalls möglich.
Fazit
Bei der Optimierung von Energieverbrauch und -kosten bieten Edge Gateways eine praxisnahe Antwort auf die spezifischen Herausforderungen in Bestandsgebäuden: Sie erschließen die Vorteile moderner IoT-Lösungen auch für ältere Gebäudetechnik-Generationen. Gleichzeitig erlauben sie eine schnelle Nachrüstung und eine herstellerunabhängige Integration.
